analisis aceites_2005

DIAGNÓSTICO DE TRANSFORMADORES DIAGNÓSTICO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA BASADO EN EL ANÁLISIS DE LOS DE POTENCIA BASADO EN EL ANÁLISIS DE LOS

MATERIALES AISLANTES MATERIALES AISLANTES

José Evelio Amaya S.José Evelio Amaya S.

Interconexión Eléctrica S.A. - Red de Energía del PerúInterconexión Eléctrica S.A. - Red de Energía del Perú

Lima, octubre 04 al 06 /04Lima, octubre 04 al 06 /04

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OBJETIVOS

• Dar directrices al personal de REP- Perú relacionadas con la interpretación de los resultados de Laboratorio

Interconexión Eléctrica S.A. - Laboratorio de Análisis QuímicoInterconexión Eléctrica S.A. - Laboratorio de Análisis Químico

• Compartir las experiencias que Interconexión Eléctrica S.A. posee sobre los análisis de los materiales aislantes, como metodología de diagnóstico de los transformadores de potencia.

• Capacitación en toma de muestras de aceite aislante.

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CONTENIDO DEL CURSO

- Componentes de los transformadores.- Aislamientos sólido y líquido- Pruebas para el aislamiento líquido - Interpretación- Los PCB´s - Pruebas de Diagnóstico

Formación de los Gases CombustiblesLa Humedad en los transformadoresFormación de FuranosGrado de Polimerización

- Fallas en los transformadores- Experiencias de ISA - Conclusiones- Capacitación Práctica en toma de muestras de aceite

4

El transformador es un dispositivo que convierte energía eléctrica de un cierto nivel de voltaje, en energía eléctrica de otro nivel de voltaje, por medio de la acción de un campo magnético. Está constituido por dos o más bobinas de alambre, aisladas entre si eléctricamente por lo general y arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético.

Los transformadores se utilizan para transportar energía eléctrica de sistemas que trabajan a una tensión dada a sistemas que lo hacen a una tensión deseada

EL TRANSFORMADOR

5

EL TRANSFORMADOR

DiseñoMonofásicoTrifásicoAutotransformador

Relación entre TensionesElevadorReductor

Forma del núcleo:CoreShell

Aplicación:PotenciaGeneraciónDistribuciónMedidaProtección

Clasificación

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Los transformadores para circuitos trifásicos pueden construirse de dos maneras:

Tomando tres transformadores monofásicos y conectándolos en un grupo trifásico.

Haciendo un transformador trifásico que consiste en tres juegos de devanados enrollados sobre un núcleo común

Transformador Monofásico Autotransformador

Transformador Trifásico:

EL TRANSFORMADOR

Preservación Oil:Gas BlanketMembrana - SelladoMembrana - Abierto

7

EL TRANSFORMADOR

8

DEVANADO PRIMARIO

DEVANADO SECUNDARIO

NUCLEO

CUBA

BUJES

AISLAMIENTO

• COBRE• ALUMINIO• HIERRO• MADERA• PAPEL KRAFT• PRESSBOARD• ACEITE MINERAL• PORCELANA• PINTURAS• EMPAQUES• CINTAS• RESINAS• RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS

COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES


9

AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES


ACEITE AISLANTEPAPEL, CARTÓN

Y MADERA

Soporta estrés Mecánicos,Eléctricos. Excelente Aislante

Propiedades Refrigerantes, Aislantes y Disolventes. Protege papel

Papel impregnado con aceite forma el más fuerte sistema aislante eléctrico-mecánico conocido

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FUNCIONES DEL ACEITE

Medio Refrigerante yAislante.Protege el aislamiento sólidoSolubiliza contaminantes.

FUNCIONES DEL ACEITE

Medio Refrigerante yAislante.Protege el aislamiento sólidoSolubiliza contaminantes.

FUNCIONES DEL AISL. SOLIDO

Soporte de Stress mecánicos y eléctricos.Medio de transferencia de calor.Medio Aislante

FUNCIONES DEL AISL. SOLIDO

Soporte de Stress mecánicos y eléctricos.Medio de transferencia de calor.Medio Aislante

CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE : Forma el mas fuerte sistema aislante eléctrico-mecánico conocido

SISTEMA AISLANTE ACEITE / PAPEL

La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)

11

EL ACEITE AISLANTE


• ACEITE MINERAL AISLANTE

• ACEITE SILICONADO

• ACEITES VEGETALES

12

EL ACEITE MINERAL AISLANTE


CRUDO

Destilado Atmosférico Destilado al Vacío Destilado

AceiteAislantte 3-10%

Livianos

Residuo Atmosférico Residuo Dest. Vacío

Laboratorio de Análisis Químico

REFINERÍA

13

REFINACIÓN DEL ACEITE


TRATAMIENTO ACIDO: H2SO4

HIDROTRATAMIENTO: H2

EXTRACCION CON SOLVENTES:

DESPARAFINADO

PORQUÉ: - Eliminar compuestos de S y N - Compuestos de dobles y triples enlaces - Eliminar compuesto oxigenados - Eliminación de parafinas de alto PM

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COMPOSICIÓN QUÍMICA ACEITE AISLANTE


R C C C C H

H

H

H

H

H

H

H

H

H HR

R C C C C R

H

H

H

H

C

H

H

H

PARAFINAS ISOPARAFINAS

35 - 45%

MEZCLA COMPLEJA > 3000 COMPUESTOS

15

COMPOSICIÓN QUÍMICA ACEITE AISLANTE


40 - 60%

H

H

H

H

H

H

H

HR

R R

5 - 10%

NAFTENOS(CICLOPARAFINAS)

AROMÁTICOS

16

AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES


CALORO2 - H2OTIEMPO SERVICIO

ACEITE MINERAL AISLANTE

COMPUESTOS POLARES PEROXIDOS E HIDROPEROXIDOS

COMPUESTOS POLARES 1 COMPUESTOS POLARES 2

OIL // COMP. POLARES 3 COMP. POLARES 4 -ACIDOS

LODOS

AÑOS

O2H2O

T°C

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DEGRADACIÓN DEL ACEITE


RH RH

2RH + O 2RH (O)

RH (O) + RH

RH (O) + RH

2. .. .

AlcoholesAldehídosCetonas Esteres Acidos

Lodos

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DEGRADACIÓN DEL ACEITE

Interconexión Eléctrica S.A. - Laboratorio de Análisis QuímicoInterconexión Eléctrica S.A. - Laboratorio de Análisis QuímicoInterconexión Eléctrica S.A. - Laboratorio de Análisis QuímicoInterconexión Eléctrica S.A. - Laboratorio de Análisis Químico

PeróxidosAlcoholesAldehídosCetonasEsteresAcidosLodos

COMPUESTOS POLARES

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PRUEBAS DE CARACTERIZACION Y SEGUIMIENTO DE ACEITES AISLANTES


Pruebas de Control de calidad a los aceites nuevos para estimar su condición inicial

Pruebas de Seguimiento a los aceites en servicio

para tomar acciones de mantenimiento

PRUEBAS FÍSICO-QUÍMICAS

Pruebas de Control para estimar la presencia de alguna falla incipiente activa del transformador

PRUEBAS CONDICIÓN

20

PRUEBAS A LOS ACEITES AISLANTES NUEVOS


COMPOSICIÓN QUIMICA•Punto de Anilina.•Color.•Punto de Inflamación.•Gravedad específica.•Viscosidad.•Composición Química•Contenido de Inhibidor•PCB´s

COMPOSICIÓN QUIMICA•Punto de Anilina.•Color.•Punto de Inflamación.•Gravedad específica.•Viscosidad.•Composición Química•Contenido de Inhibidor•PCB´s

PUREZA•Examen Visual•Tensión Interfacial.•Número de Neutralización•Factor de Potencia.•Rigidez Dieléctrica•Contenido de H2O.•Contenido de Partículas•Azufre corrosivo

PUREZA•Examen Visual•Tensión Interfacial.•Número de Neutralización•Factor de Potencia.•Rigidez Dieléctrica•Contenido de H2O.•Contenido de Partículas•Azufre corrosivo

ESTABILIDAD•Estabilidad Oxidación Bomba Rot.•PFVO

ESTABILIDAD•Estabilidad Oxidación Bomba Rot.•PFVO

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PRUEBAS A LOS ACEITES AISLANTES


00220022

T T °C°CT T °C°C

HH22OOHH22OOR - R

Alcoholes

Aldehídos

Cetonas

Ácidos

Ésteres

Epóxidos - Lodos

R C O H

R C H O

R C O R

R C OO H

R O R

O

• Punto de Anilina.• Punto de Inflamación.• Gravedad específica.• Viscosidad.• Composición Química• Estabilidad Oxidación Bomba Rot.• PFVO• PCB´s• Azufre corrosivo• Conteo de Partículas• Índice Colorímetro • Tensión Interfacial• Número de Neutralización• Factor de Potencia - 25 y 100°C• Rigidez Dieléctrica• Contenido de H2O• Contenido de Inhibidor

• Punto de Anilina.• Punto de Inflamación.• Gravedad específica.• Viscosidad.• Composición Química• Estabilidad Oxidación Bomba Rot.• PFVO• PCB´s• Azufre corrosivo• Conteo de Partículas• Índice Colorímetro • Tensión Interfacial• Número de Neutralización• Factor de Potencia - 25 y 100°C• Rigidez Dieléctrica• Contenido de H2O• Contenido de Inhibidor

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INDICE COLORIMETRICO ASTM D-1500

ASPECTO VISUAL ASTM D-1524

Para los aceites nuevos el color indica el grado de refinación de la base.

Para los aceites en servicio un incremento o un alto valor indica: contaminación y/o deterioro del aceite.

El examen visual al aceite indica el color y el grado de turbiedad del aceite, el cual puede indicar la presencia de agua libre o contaminación con partículas. El ensayo puede sugerir pruebas adicionales.

23

69KV 69<X<230KV >230KV

Aceite Nuevo 0.5 0.5 0.5

En servicio No especifica No especifica No especifica

69KV 69<X<230KV >230KV

Aceite Nuevo Claro y brillante Claro y brillante Claro y brillante

En servicio Claro y brillante Claro y brillante Claro y brillante

ColorIndice Colorímetrico (Máx)

Aspecto VisualAspecto Visual


ASPECTO VISUAL ASTM D-1524 - CRITERIOS

24

Escala del Color : 0.0 - 8.0

Aceite Nuevo: 0.5

Aceite en Servicio: 5.0

Aspecto Visual: Aceite Claro y BrillanteAgua en suspensión o librePartículas como polvo, fibras de papel, pintura, mugre.


ASPECTO VISUAL ASTM D-1524 - CRITERIOS

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Es la medida para determinar las buenas condiciones dieléctricas del aceite e indirectamente del aislamiento sólido

SOBRECALENTAMIENTO

H20 SOBRECARGAELECTRICA

ARCOELECTRICO

PORQUÉ ?RESIDUAL EN EL AISLAMIENTOABSORBIDA DE LA ATMOSFERA

OXIDACION DEL ACEITEDETERIORO DE LA CELULOSA

H20H20H20H20

CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITECONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITEASTM D-1533ASTM D-1533


26

-1567 Log So = T°K

+ 7.0895

% Saturación =So(T)

H2O (Lab.)

Temp.

Solubilidad del H2O

ppm H2OT

°C

Disuelta

Libre

Suspensión

EVOLUCIÓN Y PERSPECTIVA

So : Solubilidad del w/o en ppm

SATURACIÓN AGUA - ACEITESATURACIÓN AGUA - ACEITE


°K = °C + 273,15

27

Solubilidad agua en aceite Vs T°C

050

100150200250300350400450500

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temperatura °C

pp

m H

2O d

isu

elta

Agua soluble

Agua Libre

Agua enEmulsión

T°C Solub.(ppm) 20 55 30 83 40 121 70 446

T°C Solub.(ppm) 20 55 30 83 40 121 70 446

SOLUBILIDAD DEL AGUA EN EL ACEITESOLUBILIDAD DEL AGUA EN EL ACEITE

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69KV 69<X<230KV >230KV

Aceite Nuevo 35 25 20

En servicio 35 20 10

Contenido de Agua ppm (máx)H2O

CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITECONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITECRITERIOSCRITERIOS


ACCION : SECAR LOS AISLAMIENTOS

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CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITECONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITEASTM D-1533ASTM D-1533

30Interconexión Eléctrica S.A. - Laboratorio de Análisis QuímicoInterconexión Eléctrica S.A. - Laboratorio de Análisis Químico

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RIGIDEZ DIELECTRICARIGIDEZ DIELECTRICA

ASTM D-877 / 1816ASTM D-877 / 1816


Voltaje mínimo requerido para que se produzca una descarga eléctrica entre los dos electrodos, a través del material aislante


CONTAMINANTES•Agua•Fibras de Celulosa•Partículas conductoras•Polvo•Product.. descomposición

FACTORES QUE DISMINUYEN LA R.D.

H20 + SOLIDOS RD


ASTM D-877 / 1816ASTM D-877 / 1816

33


ASTM D-877 / 1816ASTM D-877 / 1816


T°

Solubilidaddel H2O Solubilidaddel H2O

H2O enSuspensión RD

T° Solubilidaddel H2O

H2O enSuspensión RD

SI: RDT°

34


ASTM D-877 / 1816ASTM D-877 / 1816

35

RIGIDEZ DIELECTRICA - CRITERIOSRIGIDEZ DIELECTRICA - CRITERIOS

ASTM D-1816 2.04 mm - Gap ASTM D-1816 2.04 mm - Gap

69KV 69<X<230KV >230KV



RDRigidez Dieléctrica2.04mm - Gap

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NUMERO DE NEUTRALIZACIONNUMERO DE NEUTRALIZACION

ASTM D - 974ASTM D - 974


Se define como los mg de KOH necesarios para neutralizar todos los componentes acídicos presentes en un gr. de muestra de aceite aislante.

•ORIGEN CRUDO•REFINACION•DETERIORO OIL

|| N.N

[mg KOH/g aceite]

AlcoholesAldehídosCetonasEsteresAcidos

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NUMERO DE NEUTRALIZACION - CRITERIOSNUMERO DE NEUTRALIZACION - CRITERIOS

*

* El valor mínimo para ISA es de 0.005 mg KOH/gr aceite

69KV 69<X<230KV >230KV

Aceite Nuevo 0.015 0.015 0.015

En servicio 0.2 0.15 0.1

N.N.Número de Neutralización (máx)

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TENSION INTERFACIALTENSION INTERFACIAL



Mide indirectamente la solubilidad o afinidad entre el agua y el aceite aislante


T.I.

Puentes de H2Fuerzas de Van der Walls

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69KV 69<X<230KV >230KV



T.ITensión Interfacial (mín)

TENSION INTERFACIAL - CRITERIOSTENSION INTERFACIAL - CRITERIOS

En ISA el valor mínimo para cambio o regeneramientode aceite es de 24 dinas/cm

40

RELACIÓN ENTRE TIEMPO DE SERVICIO, ACIDEZ Y RELACIÓN ENTRE TIEMPO DE SERVICIO, ACIDEZ Y

NÚMERO DE NEUTRALIZACIÓNNÚMERO DE NEUTRALIZACIÓN


41

N.N. Y T.I. Vs CONTENIDO DE LODOSN.N. Y T.I. Vs CONTENIDO DE LODOS


N.N.N.N.

EXISTENCIA LODOS EXISTENCIA LODOS ACEITE DEL TRAFOACEITE DEL TRAFO

%% No. UNIDADESNo. UNIDADES

< 0.10 0 00.11 a 0.20 38 1900.21 a 0.60 72 360

> 0.60 100 500

mg KOH/gr Oilmg KOH/gr Oil

dinas-cmdinas-cmT.I.T.I.

< 14 100 50014 a 16 85 42516 a 18 69 34518 a 20 35 17520 a 22 33 16522 a 24 30 150> 24 0 0

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FACTOR DE POTENCIAFACTOR DE POTENCIA



Es la medida de las pérdidas de energía eléctrica. Estas ocurren normalmente a través de su sistema dieléctrico: Aceite / Papel


ACEITE+

T+O2 + H2O

ACEITE+

T+O2 + H2O

COMPUESTOSPOLARES

PERDIDAS EN

EL ACEITE

Temp. P.F%

P.F% a 100CP.F% a 25 C

> 7...10

•Fibras de Celulosa•Partículas conductoras

FACTOR DE POTENCIAFACTOR DE POTENCIA


44

FACTOR DE POTENCIA - CRITERIOSFACTOR DE POTENCIA - CRITERIOS

69KV 69<X<230KV >230KV


En servicio 0.5 0.5 0.5

69KV 69<X<230KV >230KV


En servicio 5 5 5

PF 25°Factor de Potencia % ( máx)

PF 100°Factor de Potencia % ( máx)

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PRUEBA DE CONTENIDO DE PARTÍCULASPRUEBA DE CONTENIDO DE PARTÍCULAS

ASTM D-ASTM D-D6786-02


Son todas aquellas partículas que se

encuentran en suspensión o disueltas

en el aceite aislante.

Concentración , tamaño y

composición química R.D

Metales ferrosos y no ferrosos, celulosa,

procelana, carbón, fibras de celulosa2 - 100um

46




>

Total de partículas en 10 ml de aceite

47

PRUEBA DE CONTENIDO DE PARTÍCULAS - CRITERIOS ASTM PRUEBA DE CONTENIDO DE PARTÍCULAS - CRITERIOS ASTM

D-D-D6786-02

Total de Partículas en 10ml aceite : > 2um ; >5um; >15um; 25um; 50um; >75um;>100um

Las partículas <15um tienen un gran efecto negativo sobre la R.D.

Valores máximos permisibles:TV Ooment´s : < 1500partículas/10 ml en el rango de 3-150um

Fabricantes de transformadores: Francés : 1300 partículas/10 ml en el rango >2um

1500 partículas/10 ml en el rango >2um

Aceites con valores mayores a 5000 part./10ml - Purificar.


48




Si un muestreo periódico muestra incrementos significativos o corrimientos en la distribución del tamaño se debe investigar las posibles causas como existencia de arco, desgaste de la bomba, fricción de las piezas del núcleo o metales disueltos.

49

PRUEBA DE CONTENIDOPRUEBA DE CONTENIDO

DE INHIBIDOR DE OXIDACIÓN DE INHIBIDOR DE OXIDACIÓN

Extiende la vida útil del aceite y del papel aislante

RH RH

2RH + O 2RH (O)

RH (O) + RH

RH (O) + RH

2. .. .

DBPC

Clase % DBPC

Tipo 0 N.D.

Tipo I < 0.08%

Tipo III < 0.3%

Inhibidores de OxidaciónDBPC, DBPNaturales


50

PRUEBA DE CONTENIDOPRUEBA DE CONTENIDO

DE INHIBIDOR DE OXIDACIÓN DE INHIBIDOR DE OXIDACIÓN


Inhibidores de OxidaciónDBPC, DBPNaturales

Tiempo + O2 + H2O + Cobre DBPC, DBP

Extiende la vida útil del aceite y del papel aislante


Aceite tipo II --- 0.08% se debe restablecer al 0.3%

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GRAVEDAD ESPECIFICAGRAVEDAD ESPECIFICA

ASTM D-287/1298/1481ASTM D-287/1298/1481


Es una característica muy importante de los aceites aislantes. Influye en lacapacidad que tiene un aceite para disipar el calor que se genera en la operación.

DENSIDAD = 15 °C

PESOVOLUMEN

G.E. = 60°F

PESO OILPESO AGUA

D. API =

141.5 - 131.5 G.E.

G.E. = AROMATICOS > NAFTENOS > PARAFINICOSG.E. = AROMATICOS > NAFTENOS > PARAFINICOS

G.E. : 0.86 - 0.91 Hidrómetro

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GRAVEDAD ESPECIFICA - CRITERIOSGRAVEDAD ESPECIFICA - CRITERIOS

ASTM D-287/1298/1481ASTM D-287/1298/1481

•OPERACIONES DE COMPRA VENTA - PESO / VOLUMEN•DISEÑO SISTEMAS DE REFRIGERACION•COEFICIENTE DE EXPANSION DEL ACEITE

La gravedad específica varía si:- Mezclas de aceite- Contaminación con PCB´s- Formación excesiva de lodos.

Valores menores a 0.86 = Contaminación con Productos livianos del petróleo.

Valores > 0.91 = Contaminación con PCB´s / Lodos


53

PUNTO DE ANILINAPUNTO DE ANILINA

ASTM D-611ASTM D-611


Es la temperatura a la cual volúmenes iguales de anilina y de aceite se mezclan completamente. Da una indicación del contenido total de compuestos aromáticos y de la capacidad de solvencia.

H

La solubilidad depende de la afinidad molecular y de la temperatura

NH2

H

H H

H

BASE SOLUBILIDAD

PARAFINICOS BAJA

NAFTENICOS MEDIA

AROMATICOS ALTA

BASE SOLUBILIDAD

PARAFINICOS BAJA

NAFTENICOS MEDIA

AROMATICOS ALTA

T°


PUNTO DE ANILINA- CRITERIOSPUNTO DE ANILINA- CRITERIOS


Relaciona la capacidad de solvencia del aceite con respecto a los materiales que estarán en contacto con este.

Entre menor sea el punto de anilina mayor será la solvencia del aceite aislante.

69KV 69<X<230KV >230KV

Mínimo °C 63 63 63

Máximo °C 84 84 84

PAPunto Anilina

*

*El valor mínimo para ISA es de 70°C - Fugas - empaques

55

PUNTO DE INFLAMACIONPUNTO DE INFLAMACION

ASTM D-92ASTM D-92


Grado de seguridad contra incendios. Temperatura a la cual un aceite genera una cantidad suficiente de vapores combustibles para formar una mezcla explosiva. Indica la volatilidad del aceite

P.I. Para aceites Aislantes > 145° C

P.I.Intervalo de EbulliciónHidrocarburos livianos por falta de eficiencia de destilación.Contaminación

Intervalo de EbulliciónHidrocarburos livianos por falta de eficiencia de destilación.Contaminación

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PUNTO DE FLUIDEZPUNTO DE FLUIDEZ

ASTM D-97ASTM D-97


Temperatura a la cual el aceite deja de fluir mientras se somete a un proceso de enfriamiento progresivo. También se le llama punto de cristalización o de congelación.

P.F. Es función del tipo de hidrocarburos que se encuentra mayormente en la composición del aceite.

P.F. Es función del tipo de hidrocarburos que se encuentra mayormente en la composición del aceite.

Valores bajos del punto de fluidez son muy importantes para climas fríos ( estaciones), con el fin de asegurar el flujo del

aceite. Es útil para identificar el tipo de aceite.

57

BASE P.F. ISOPARAFINICOS: -10 °C

P.F. NAFTENICOS: -20 ... 35 °C

P.F. AROMATICOS: -40 ...60 °C

BASE P.F. ISOPARAFINICOS: -10 °C

P.F. NAFTENICOS: -20 ... 35 °C

P.F. AROMATICOS: -40 ...60 °C

Límite : -40°C máx.

PUNTO DE FLUIDEZPUNTO DE FLUIDEZ

ASTM D-97ASTM D-97


58

AZUFRE CORROSIVOAZUFRE CORROSIVO



Determina el comportamiento corrosivo del aceite aislante en el transformador,o la presencia de compuestos activos de S que reaccionan con el Cu.

MUY CORROSIVOS: Acido Sulfhídrico (H2S) Mercaptanos (R-S-H)

MUY CORROSIVOS: Acido Sulfhídrico (H2S) Mercaptanos (R-S-H)

Proceso de Refinación del crudoAceite Hidrogenación

Aceite Sulfonación S

S

59

FACTORES AUMENTAN CORROSIVIDAD

Presencia de Oxígeno en el aceiteContenido de azufre en el aceiteNaturaleza de los compuestos de azufreContenido de humedad en el aceitePresencia de compuestos acídicosTemperatura del aceite

FACTORES AUMENTAN CORROSIVIDAD

Presencia de Oxígeno en el aceiteContenido de azufre en el aceiteNaturaleza de los compuestos de azufreContenido de humedad en el aceitePresencia de compuestos acídicosTemperatura del aceite

Además del ensayo con la lámina de cobre se recomienda realizar para los aceites nuevos: D4294-03 Standard Test Method for Sulfur in Petroleum and Petroleum Products by Energy-Dispersive X-RayFluorescence Spectrometry




Valores aceptables : < 0.1% de azufre total

60

PRUEBA DE VISCOSIDAD CINEMÁTICAPRUEBA DE VISCOSIDAD CINEMÁTICA

ASTM 445ASTM 445

Se define como la resistencia que tiene un líquido a fluir bajo algunas condiciones de prueba: 0°C, 25°C, 40°C y 100°C.

Esta propiedad influye en:

- Rata de transferencia de calor- Aumento de temperatura del equipo- Velocidad de movimiento de partes mecánicas como OLTC´s o CB


61

Viscosidades altas son poco deseables en climas fríos

100 °C 40 °C 0 °C

Tipo 0 3 11 76

Tipo I 3 11 76

Tipo I I 3 11 76

ViscosidadViscosidad Cinemática ( Máx) cSt

PRUEBA DE VISCOSIDAD CINEMÁTICAPRUEBA DE VISCOSIDAD CINEMÁTICA

ASTM 445ASTM 445


62

PRUEBAS DE ESTABILIDAD A LA OXIDACIONPRUEBAS DE ESTABILIDAD A LA OXIDACION

ASTM D-2112 / DOBLEASTM D-2112 / DOBLE


Tiempo en que el aceite puede ser utilizado en el transformador sin que se produzcan cantidades apreciables de lodos debido a su degradación.

FACTORESConcentración de Oxígeno en el aceite Temperatura del aceiteContenido de Inhibidores de Oxidación Contenido de humedad

Temperatura Vida útil aceite60°C 20 años70°C 10 años80°C 5 años90°C 2.5 años100°C 1.2 años110°C 0.5 años


ENVEJECIMIENTO ACEITE

15

45

75

105

135

0 5 10 15 20 25

AÑOS

T°C

63

PRUEBAS DE ESTABILIDAD A LA OXIDACIONPRUEBAS DE ESTABILIDAD A LA OXIDACION

ASTM D-2112 / DOBLEASTM D-2112 / DOBLE


Prueba acelerada de oxidación, para aceites inhibidos DBPC

Temperatura: 140 °COxígeno puro a 175 PSIAlambre de cobre5 ml de agua

METODO BOMBA ROTATIVA

Bomba Rotativa minutos (min)

Tipo 0 N/A

Tipo I 195

Tipo I I 220

64




METODO DE PFVO - DOBLE

Prueba acelerada de oxidación, para aceites NO inhibidos

Temperatura: 90° CBurbujeo de aireAlambre de cobre5 ml de agua

65

VALORES LÍMIES PARA ACEITES EN SERVICIODOBLE


BIFENILOS POLICLORADO PCB´s

68

RESEÑA HISTÓRICA:

1881- Sintetizados 1929 - Producción Comercial 1931 - Monsanto USA 1929 - 1980 : 1.200.000 toneladas 1964 - Jensen descubre PCB`s en flora y fauna 1972 - Científicos advierten peligros salud

humana y medio ambiente 1977 - Regulación EPA

BIFENILOS POLICLORADOS


69

• QUE SON LOS PCB’s ?QUE SON LOS PCB’s ?

Cl Cl Cl Cl

Cl Cl Cl Cl

Cl Cl

209 CLASES209 CLASES

BIFENILOS POLICLORADOS


70

ASKARELASKAREL

AdkarelAdkarel

dykamol dykamol

InerteenInerteen

No-FlamolNo-Flamol

PyranolPyranol

AroclorAroclor

ChlorextolChlorextol

ElemexElemex

EucarelEucarel

Saf-T-KuhlSaf-T-Kuhl

DiaclorDiaclor

Aroclor BAroclor B

AbestolAbestol

HyvolHyvol

ClorphenClorphen

PhenoclorPhenoclor

KanechlorKanechlor

NOMBRES COMERCIALES PCB´S TRADE NAMES


71

AIREAIRE

AGUAAGUA

SUELOSUELO

IMPACTO AMBIENTAL


72

0 a 50 ppm: 0 a 50 ppm: Transformadores o envases sin Transformadores o envases sin PCB’s.PCB’s.

50 a 500 ppm: 50 a 500 ppm: Transformadores o envases Transformadores o envases contaminados con PCB’s.contaminados con PCB’s.

> 500 ppm: > 500 ppm: Transformadores o envases con Transformadores o envases con PCB’s.PCB’s.

CLASIFICACIÓN SEGÚN LA EPA


73

- Métodos Colorímetricos - Determinación de cloruros

- Cromatografía de gases - Detector de captura de electrones

- CG- MS

IDENTIFICACIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE PCB´S


74

FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES


75

FABRICANTE

OPERACIÓN

ENVEJECIMIENTO

La Vida útil de un transformador > 30 años

- Programación en compra o reposición de equipos.

- Confiabilidad en la operación del sistema.

- Reducción de Costos.- Pérdida de garantía sin la operación

- Obsolecencia Tecnológica


VIDA ÚTIL O REMANENTE DE LOSTRANSFORMADORES DE POTENCIA

76

85% - Fallas mecánicas del sistema aislante

- Envejecimiento

- Contaminación

15% - Otras razones :

- Defectos Fabricación - Diseño

- Problemas en el transporte

- Problemas en la instalación

La Vida útil de un transformador > 30 años


CAUSAS DE FALLAS EN LOSTRANSFORMADORES DE POTENCIA

77

* Vandalismo, transporte, operación, protecciones, inadecuado mantenimiento, animales, otras.

FUENTE %

Aislamiento 26.6

Corto circuitos Ext. 13

Cambiador de Taps 9.6

Sobre voltages 6.5

Defect. Manufactura 2.8

Núcleo 2.4

Otras* 39

Según Michael Bélanguer


CAUSAS DE FALLAS EN LOSTRANSFORMADORES DE POTENCIA

78

ImagenImpacto social

Impacto económicoMultas

CUÁNTO VALE UNA FALLA ( U$ )

SÚBITA DE UN EQUIPO


79

CÓMO PREVENIR QUE LOS EQUIPOS

FALLEN?

CUÁNTO VALE UNA FALLA ( U$ )

SÚBITA DE UN EQUIPO


80

DIAGNÓSTICO DE TRANSFORMADORESDIAGNÓSTICO DE TRANSFORMADORES


81

ANALISIS DE CONDICION DE EQUIPOSANALISIS DE CONDICION DE EQUIPOS


Inspecciones Pruebas y análisis

Reglas de diagnóstico

Análisis resultados

Planes de Renovación y Complementación

82

Análisis DGA (generación Anormal de gases)

Contenido de humedad en aislamiento Deterioro fisicoquímico

del aceite

Propiedades mecánicas del papel

Propiedades dieléctricasde aislamientos

Análisis de exigenciaoperativa

Efectos de fallassufridas anteriormenteAspectos tecnológicos

DIAGNOSTICO INTEGRAL

DE CONDICION

ANALISIS DE CONDICION DE EQUIPOSANALISIS DE CONDICION DE EQUIPOS


83

AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORESAISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES


Pruebas de Control para estimar la presencia de alguna falla incipiente activa dentro transformador

PRUEBAS CONDICIÓN - LABORATORIO

CONDICION DEL TRANSFORMADOR•Gases combustibles disueltos•Contenido de compuestos furánicos•Estimativo de humedad del papel•Grado de Polimerización• Pruebas Eléctricas

CONDICION DEL TRANSFORMADOR•Gases combustibles disueltos•Contenido de compuestos furánicos•Estimativo de humedad del papel•Grado de Polimerización• Pruebas Eléctricas

84

DIAGNÓSTICO DE LOS TRANSFORMADORES DIAGNÓSTICO DE LOS TRANSFORMADORES

DE POTENCIADE POTENCIA

Gases Gases

Combustibles

Disueltos

Grado de

Polimerización en

Celulosa

Saturación de Agua en

Aceite- humedad del

papel

Carga del transformador

Temperatura del aceite -

Ambiente

Compuestos

Furánicos


85

CROMATOGRAFÍA DE GASES CROMATOGRAFÍA DE GASES



86


En el aceite se refleja cualquier tipo de estrés eléctrico,térmico o mecánico.

R C C C C H

H

H

H

H

H

H

H

H

CH 3

H3C HH2 CH4

CH2 H2C

HC C HCO + CO2

T °T °O2


DESCOMPOSICIÓN DEL ACEITE DESCOMPOSICIÓN DEL ACEITE Y FORMACIÓN DE GASESY FORMACIÓN DE GASES

87

Gas Fórmula% Solubilid.

(v)Equivalente a

ppm(v)Causa Primaria / Fuente

Hidrógeno H2 7 70.000Descarga Parcial, Corona, Hidrólisis

Nitrógeno N2 8,6 86.000 Atmósfera, Gas BlanketMonóxido de Carbono

CO 9 90.000Celulosa sobrecalentada, polución

Oxígeno O2 16 160.000 Atmósfera

Metano CH4 30 300.000 Aceite sobrecalentadoDióxido de Carbono

CO2 120 1.200.000Celulosa sobrecalentada, Atmósfera

Etano C2H6 280 2.800.000 Aceite sobrecalentado

Etileno C2H4 280 2.800.000 Aceite muy sobrecalentado

Acetileno C2H2 400 4.000.000 Arco en aceite


SOLUBILIDAD DE LOS GASES SOLUBILIDAD DE LOS GASES EN EL ACEITE AISLANTE A 25°CEN EL ACEITE AISLANTE A 25°C

88

JERINGA DE VIDRIO

CILINDRODE VIDRIO O METÁLICO


DISPOSITIVOS DE TOMADISPOSITIVOS DE TOMA DE MUESTRAS DE MUESTRAS

89


EXTRACCIÓN GASES

STRIPPING

Método B (Mitsubishi)

EQUILIBRIO G/L

Método C

(Head space)

VACIO

Método A


MÉTODOS APROBADOS PORA MÉTODOS APROBADOS PORA LA NORMA ASTM D- 3612LA NORMA ASTM D- 3612

90

EXTRACCIÓNVACÍO ( ASTM)

EXTRACCIÓNVACÍO ( ASTM)


SISTEMA DE EXTRACCIÓN SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE LOS GASES DISUELTOS EN EL ACEITEDE LOS GASES DISUELTOS EN EL ACEITE

91

SISTEMASTRIPPING

(ASTM)

EXTRACCIÓNVACÍO


SISTEMA DE EXTRACCIÓN SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE LOS GASES DISUELTOS EN EL ACEITEDE LOS GASES DISUELTOS EN EL ACEITE

92

HidrógenoNitrógenoMonóxido de CarbonoOxígenoMetanoDióxido de CarbonoAcetilenoEtilenoEtanoPropano

0.05580.09680.1330.1790.4381.171.221.762.5911.0

GAS K i Ostwald*

* Ki a 25° y 760 mmHg : Aceite Aislante con densidad 0.855 ( 15°C)


COEFICIENTES DE PARTICIÓN DE CADA GASCOEFICIENTES DE PARTICIÓN DE CADA GAS SEGÚN OSTWALD SEGÚN OSTWALD

93

C

C = C ( K + V )L G G

VL

G

C L

V G

C L

C = 10ppm ( 0.074 + 7.3mL)L

15mL

HEAD SPACE

70°C


SISTEMA DE EXTRACCIÓN SISTEMA DE EXTRACCIÓN MÉTODO DE HEAD SPACEMÉTODO DE HEAD SPACE

94


CROMATOGRAFÍA DE GASES

Los componentes de la mezcla se separan por las distintas interacciones de cada uno de ellos con la columna y la fase móvil.

COLUMNA DETECTORES

CROMATOGRAMA

INYECTORMUESTRA

TCD FID


CÓMO SE DETECTAN Y CUANTIFICAN LOS GASESCÓMO SE DETECTAN Y CUANTIFICAN LOS GASES

95



CONFIGURACIÓN INSTRUMENTALCONFIGURACIÓN INSTRUMENTALHEAD SPACEHEAD SPACE

96


FID

min2 4 6 8 10 12

pA

Dió

xid

o Aceti

len

o

Eti

len

o

Eta

no

Meta

no

Mon

óxid

o

TCD

Hid

róg

en

o

Oxíg

en

o

Nit

róg

en

o

Cromatograma típico de mezcla patrón 100 ppm


CROMATOGRAMA TÍPICOCROMATOGRAMA TÍPICO

97

FACTORES QUE AFECTAN LAS MEDICIONESFACTORES QUE AFECTAN LAS MEDICIONES

1- Calidad de la toma de la muestra ( ASTM D-3613)

2 - Elemento utilizado para el muestreo : jeringa, cilindro de acero inoxidable o vidrio, caneca.3. Rotulación de las muestras en campo


98

PROBLEMAS EN EL LABORTORIOPROBLEMAS EN EL LABORTORIO

- Jeringas con sello inadecuado

- Confusión de muestras en el Laboratorio.

- Personal con No Capacitado

- Inadecuada calibración y Mantenimiento de los instrumentos

ROUND ROBIN


99

Laboratorio de Análisis Químio

El análisis de gases combustibles disueltos en el aceite y su adecuada interpretación, han sido una herramienta confiable para el monitoreo rutinario de la condición de los transformadores.

Mantenimiento

PredictivoCAUSAS

DE FALLAS

FALLAS

Incipientes


DGA - INTERPRETACIÓNDGA - INTERPRETACIÓN

100

Información Histórica:

Sistema de Preservación del aceite:

Tipo de Transformador : Core, Shell. Generación o

transmisíón.

Tipo de Refrigeración:

Homogeneidad de gases en el aceite:

Fingerprints o comportamiento de equipos de la

misma familia:


DGA - INTERPRETACIÓNDGA - INTERPRETACIÓN

101

HidrógenoH2

MetanoCH4

EtanoC2H6

EtilenoC2H4

AcetilenoC2H2 150°C

250°C

350°C

500°C

700°C

800°C

300°C


GENERACIÓN DE GASESGENERACIÓN DE GASES Vs TEMPERATURA Vs TEMPERATURA

SOFTWARE


GENERACIÓN DE GASESGENERACIÓN DE GASES Vs TEMPERATURA Vs TEMPERATURA

103

H2 CO CH4 C2H6 C2H4 C2H2 TCG

Doble 100 250 100 60 100 5 610

IEEE Generación 140 580 160 115 190 11 1229

IEEE Transmisión 100 350 120 65 30 35 700

Electra ( CIGRE) 28.6 289 42.2 85.6 74.6 520

Manufacturer1 200 500 100 100 150 15 1065

Manufacturer2* 250 1000 200 200 300 35 1985*Valores para unidades con 6 -7 años de servicio

EMPRESASGas ( ppm v/v )

Límites Aceptables Gases Combustibles Disueltos - Varias fuentes


NIVELES PERMISIBLESNIVELES PERMISIBLES( VARIAS FUENTES)( VARIAS FUENTES)


NIVELES PERMISIBLESNIVELES PERMISIBLES( VARIAS FUENTES)( VARIAS FUENTES)

105


GAS CLAVE

RELACIONES

DORNEMBURGROGER´S

IEC (1978)

GCTTENDENCIAS

IEEE – 1991

SOFTWARE DE DIAGNOSTICO

CIGRE 1999


CRITERIOS DE DIAGNÓSTICOCRITERIOS DE DIAGNÓSTICOPARA PRUEBA DE DGAPARA PRUEBA DE DGA

IEC 60599

106

10090807060504030100

CO H2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2

10090807060504030100


10090807060504030100


10090807060504030100


216 19

63

92

85

131 1

60

5 2 3

30

Aceite Sobrecalentado Celulosa Sobrecalentado

Corona en Aceite Arco en Aceite

7 1


CRITERIO DE INTERPRETACIÓN - GAS CLAVECRITERIO DE INTERPRETACIÓN - GAS CLAVE


CRITERIO DE INTERPRETACIÓN - GAS CLAVECRITERIO DE INTERPRETACIÓN - GAS CLAVE

108


RELACIONES DORNEMBURG´SRELACIONES DORNEMBURG´S

CH4 C2H2 C2H2 C2H6 H2 C2H4 CH4 C2H2

>10.1-1<0.1

<0.75>0.75Poco

<0.3>0.3<0.3

>0.4<0.4>0.4

3 Tipos de FallasEstablece valores mínimos de los gases para usar las relaciones.

Falla TérmicaDescarg. Eléct.Corona

FALLAS


CRITERIO DE INTERPRETACIÓN - RELACIONES CRITERIO DE INTERPRETACIÓN - RELACIONES DORNENBERG´SDORNENBERG´S

110

CH4 C2H6 C2H4 C2H2 H2 CH4 C2H6 C2H4

<0.10.1-11-3>3

<1>=1

<11-3>3

<0.505-3>3

5

0

1

2

0

1

0

1

2

0

1

2

12 Tipos de Fallas Predicciones termodinámicas de la descomposición


CRITERIO DE INTERPRETACIÓN - RELACIONES CRITERIO DE INTERPRETACIÓN - RELACIONES ROGER´SROGER´S



Artificial Intelligence Applications in the Diagnosis of Power Transformer Incipient FaultsZhenyuan Wang



IEEE Guide for the Interpretation of Gases Generated in Oil-Immersed TransformersIEEE Std C57.104-1991 - (Revision of IEEE C57.104-1978)

114

CRITERIO DE INTERPRETACIÓN - RELACIONES CRITERIO DE INTERPRETACIÓN - RELACIONES IEC - 599 (ROGER´S)IEC - 599 (ROGER´S)


115

C2H2 CH4 C2H4C2H4 H2 C2H6

<0.10.1-11-3>3

0112

1022

0012

8 Tipos de FallasRelación de CO2/CORatas de generación>10% por mes - críticas


PUBLICACIÓN 599 – IEC (1978)PUBLICACIÓN 599 – IEC (1978)

116

FIS

T 3

-30 T

RA

NS

FO

RM

ER

MA

INTEN

AN

CE



117

Estudio realizado sobre 210 unidadesSucess: Falla correctamente diagnosticadaError: Diagnostico totalmente erradoNot Identifiable: No arroja ninguna decisión

Interconexión Eléctrica S.A. - Laboratorio de Análisis QuímicoInterconexión Eléctrica S.A. - Laboratorio de Análisis QuímicoInterconexión Eléctrica S.A. - Laboratorio de Análisis QuímicoInterconexión Eléctrica S.A. - Laboratorio de Análisis Químico

COMPARATIVO ACIERTO DE DIAGNOSTICOS COMPARATIVO ACIERTO DE DIAGNOSTICOS

118

Concentraciones Límites en ppm para los Gases Disueltos

Estado H2 CH4 C2 H2 C2H4 C2H6 CO CO21 TDCG

Cond. 1 100 120 35 50 65 350 2,500 <720

Cond. 2 101-700 121-400 36-50

51-100 66-100 351-570 2,500-4,000

721-1,920

Cond. 3 701-1,800

401-1,000

51-80

101-200

101-150

571-1,400

4,001-10,000

1,921-4,630

Cond. 4 >1,800 >1,000 >80 >200 >150 >1,400 >10,000 >4,630

1 CO2 No se considera gas combustible.


VALORES LÍMITES (L1 ) SIN DATOS HISTORICOSVALORES LÍMITES (L1 ) SIN DATOS HISTORICOSIEEE Std C57.104-1991IEEE Std C57.104-1991


SEVERIDADAD DE GENERACION DE GASES SEVERIDADAD DE GENERACION DE GASES IEEE Std C57.104-1991IEEE Std C57.104-1991

120

R =7.5 x (# días)

([ppm] – [ppm]) x (Vol en gal.) x 102 1

-6

[ft /día]3

R =Vol en galones

x (7.48) x 106

[ppm/día]

[ft gas / dia]3


RATA DE GENERACIÓN DE GASES COMBUSTIBLES RATA DE GENERACIÓN DE GASES COMBUSTIBLES IEEE Std C57.104-1991IEEE Std C57.104-1991

121

C2H2 H2 C2H4 CO2 C2H2C2H6 CH4 C2H6 CO H2

>1 >10 >1

Descarga DescargaParcial

FallaTérmica

Degrad.Celulosa

>10<3

230ppm

Mezclas


CIGRE - 1999CIGRE - 1999


CRITERIO DE INTERPRETACIÓN - RELACIONES CRITERIO DE INTERPRETACIÓN - RELACIONES TRIANGULO DE DUVALTRIANGULO DE DUVAL


CRITERIO DE INTERPRETACIÓNCRITERIO DE INTERPRETACIÓNIEC 60599 IEC 60599

G1: 10%/mes del límite L1 - Reduzca intervalo de muestreo, carga, planee sacar el trafo y contacte al fabricante.G2: 50%/mes del límite L1 - Condición crítica. Tomar muestra semanal, remplace la unidad.Reduzca intervalo de muestreo, carga, planee sacar el trafo y contacte al fabricante.


SOFTWARE DE DIAGNÓSTICOSOFTWARE DE DIAGNÓSTICODELTA RESEARCH, X VISOR, TOM, DELTA RESEARCH, X VISOR, TOM,

126

Arco CoronaSobrecalentamiento

de celulosaSobrecalentamiento de

aceite

Corto entre espiras

Devanado abierto

Operación de LTC compartido

Deformación devanados

Distorsión o desplazamiento de terminales

Conexiones flojas a bujes o terminales

Agua libre o excesiva humedad en aislamiento

Causas

Fallas


IDENTIFICACIÓN DE MODOS DE FALLA DE TRAFOS IDENTIFICACIÓN DE MODOS DE FALLA DE TRAFOS

127

Arco CoronaSobrecalentamiento

de celulosaSobrecalentamiento de

aceite

Partículas metálicas flotantes

Conexiones flojas a pantallas electrostáticas

Collares, espaciadores, conexiones de núcleo a tierra o

prensas flojas

Falla a través

Sobrecarga

Aislamiento entre pernos de sujección del núcleo dañado

Oxidación u otro daño en el núcleo

Apantallamiento magnético del tanque dañado

Ducto de circulación de aceite tapado

Malfuncionamiento del sistema de enfriamiento

Causas

Fallas


IDENTIFICACIÓN DE MODOS DE FALLA DE TRAFOS IDENTIFICACIÓN DE MODOS DE FALLA DE TRAFOS

128

-Saturación de Agua

en Aceite

- Estimación humedad

del papel

HMEDAD DENTRO DEL TRANSFORMADORHMEDAD DENTRO DEL TRANSFORMADOR


129

•Sistema de respiración defectuoso

•Empaquetaduras defectuosas (movimiento viscoso de Poisecli)

•Empaquetaduras defectuosas (Movimiento molecular Knudsen)

•Uso de materiales con procesoso de secado defectuosos)

•Ingreso de humedad residual desde equiopo de tratamiento

•Excesivo tiempo exposición parte activa al medio ambiente

Envejecimiento del papel



ACEITE : 3 -5% PAPEL : 95 - 97%

130

T°CPartes de agua en Aceite

Partes de agua en

Papel20 1 300040 1 100060 1 300



Comparación de la distribución del agua en el aceite y el papel

131

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

LV Devanado HV Devanado

Núcleo

*

.

T°H2O

DISTRIBUCIÓN DE LA HUMEDAD DISTRIBUCIÓN DE LA HUMEDAD DENTRO DEL TRANSFORMADORDENTRO DEL TRANSFORMADOR


132

DISUELTADISUELTA

EN SUSPENSION EN SUSPENSION

LIBRE O PRECIPITADALIBRE O PRECIPITADA

H20 / T°H20 / T°H20 / T°H20 / T°

PAPEL : >95% de Humedad del transformador

DIFERENTES FORMAS DEL AGUA DIFERENTES FORMAS DEL AGUA EN EL ACEITE DEL TRANSFORMADOREN EL ACEITE DEL TRANSFORMADOR


133


0

10

20

30

40

50

60

70

50 100 150 200 250

Saturación (ppm)

Tem

per

atu

ra °

C

Solubilidad

Agua soluble

Agua Libre

Agua enEmulsión.

.||||

_ _ _ _ _ _ _ _

.

SOLUBILIDAD DEL AGUA EN EL ACEITESOLUBILIDAD DEL AGUA EN EL ACEITE


T°C Solub.(ppm) 20 55 30 83 40 121 70 446

T°C Solub.(ppm) 20 55 30 83 40 121 70 446

134

-1567 Log So = T°K

+ 7.0895

% Saturación =So(T)

H2O (Lab.)

Temp.

Solubilidad del H2O

ppm H2OT

°C

Disuelta

Libre

Suspensión


So : Solubilidad

SATURACIÓN AGUA - ACEITESATURACIÓN AGUA - ACEITE


135


T°C=60

H2O(ppm)=80

S(ppm)=240

%S=33.3

T°C=20

H2O(ppm)=80

S(ppm)=55

%S=145

- DISMINUYE LA RIGIDEZ DIELÉCTRICA DEL ACEITE- ACELERA EL ENVEJECIMIENTO DEL ACEITE- AUMENTA LAS PÉRDIDAS


EJEMPLO PRACTICOEJEMPLO PRACTICO

136

UNIDA EN PROCESOS DE UNIDA EN PROCESOS DE

QUEMI-ADSORCIÓNQUEMI-ADSORCIÓN

H20 / T°H20 / T°H20 / T°H20 / T°

PAPEL : >95% de Humedad del transformador

DIFERENTES FORMAS DEL AGUA DIFERENTES FORMAS DEL AGUA EN EL PAPEL AISLANTE DEL TRANSFORMADOREN EL PAPEL AISLANTE DEL TRANSFORMADOR


•Disminuye la Rigidez Dieléctrica del papel

•Disminución del voltaje de incepción de descargas.

•Formación de burbujas - Fallas

•Acelera el envejecimiento del papel

137

Humedad < 2% - Aceptable

Humedad > 2 y < 3% - Regular

Humedad mayor del 3.0% - Mala - Programar secado

ESTIIMACIÓN DE LA CONDICÍÓN ESTIIMACIÓN DE LA CONDICÍÓN SEGÚN LA HUMEDAD DEL PAPELSEGÚN LA HUMEDAD DEL PAPEL


CÓMO ESTIMAR LA HUMEDAD DEL PAPEL?

Directa - Muestra de Papel

De Manera Indirecta

138


ESTIIMACIÓN INDIRECTA DE LA ESTIIMACIÓN INDIRECTA DE LA HUMEDAD EN EL PAPELHUMEDAD EN EL PAPEL


139


Toma de muestra de aceite y toma de temperaturas

Medida del contenido de agua en el aceite

Calculo de el agua en el papel usando el equilibrio de la gráfica

Datos de gráfica, agua en el aceite vs Temperatura

•Estimación de la cantidad de agua usando la temperatura del aceite

ESTIIMACIÓN INDIRECTA DE LA ESTIIMACIÓN INDIRECTA DE LA HUMEDAD EN EL PAPEL - PROCESOHUMEDAD EN EL PAPEL - PROCESO


140

Aislamiento delgado caliente (30% masa, 40% superficie)

Aislamiento delgado frío (20% masa, 55% superficie)

Aislamiento grueso (50% masa, 5% superficie)

DISTRIBUCIÓN DE LA HUMEDADDISTRIBUCIÓN DE LA HUMEDADEN EL AISLAMIENTO SÓLIIDOEN EL AISLAMIENTO SÓLIIDO


141

DIAGNÓSTICO DE LOS TRANSFORMADORES DIAGNÓSTICO DE LOS TRANSFORMADORES

DE POTENCIA - PAPEL AISLANTEDE POTENCIA - PAPEL AISLANTE

Grado de

Polimerización

en Celulosa

Compuestos

Furánicos


Estimación de vida Remanente

de los transformadores

142

LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA DEL

AISLAMIENTO SÓLIDO.

LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA DEL

AISLAMIENTO SÓLIDO.

•EL PAPEL sólo puede ser cambiado. El alto costo del

cambio del papel representa el final de vida

del equipo.

•EL PAPEL sólo puede ser cambiado. El alto costo del

cambio del papel representa el final de vida

del equipo.

•EL ACEITE puede ser sometido a un tratamiento

de regeneramiento o simplemente ser cambiado.

•EL ACEITE puede ser sometido a un tratamiento

de regeneramiento o simplemente ser cambiado.


VIDA ÚTIL O REMANENTE DE LOSTRANSFORMADORES DE POTENCIA

143


EL AISLAMIENTO SÓLIDO EL AISLAMIENTO SÓLIDO

Glucosa

POLÍMERO DE CELULOSA

O

CH2OH

HH

OH

H

H

OH

H

O

CH2OH

H

OH

H

H

OH

H

H

O

H

OH

HH

CH2OH

OH

HH

OOO

n

O

Enlace glicosídico

n~1000

n = GRADO DE POLIMERIZACIÓNn = GRADO DE POLIMERIZACIÓNPropiedades MecánicasPropiedades Eléctricas


144


GRADO DE POLIMERIZACIÓNGRADO DE POLIMERIZACIÓN

n = Grado de Polimerización

1000 - 1200 Para equipos nuevos ( 100%)

400 : Estima la 1/2 de la vida media (50%)

200 : Se considera como el final de la vida útil (0%)

n

ViscosimetríaGPC

1000 200nLa vida del aislamiento sólido es la vida del transformador


145

Glucosa

O

CH2OH

HH

OH

H

H

OH

H

O

CH2OH

H

OH

H

H

OH

H

H

O

H

OH

HH

CH2OH

OH

HH

O

OO

n

O

Papel Kraft

TIPOS DE PAPEL GRADO ELÉCTRICOTIPOS DE PAPEL GRADO ELÉCTRICO


146

Aditivo (Diciano diamida)

Papel Cianoetilado

Papel Termoestabilizado - 1960

=

Glucosa

O

CH2OH

HH

OH

H

H

OH

H

O

CH2OH

H

OH

H

H

OH

H

H

O

H

OH

HH

CH 2

OH

HH

O

OO

n

O

O- CH2 - CH2 - C N

Impregna

TIPOS DE PAPEL GRADO ELÉCTRICOTIPOS DE PAPEL GRADO ELÉCTRICO


147


ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SÓLIDOENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SÓLIDO

CALORH2O

PRODUCTOS DE DESCOMP. OIL

PAPEL AISLANTE

ROMPE CADENAS DE CELULOSA

DEGRADACION MECANICA Y ELECTRICA, G.P.DEGRADACION MECANICA Y ELECTRICA, G.P.

FURANOS+ H2O CO , CO2

O2


148

DISTRIBUCIÓN DEL ENVEJECIMIENTODISTRIBUCIÓN DEL ENVEJECIMIENTO

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

LV Devanado HV Devanado

Núcleo

*

.

T°

H2O


149

TIEMPO DEL FABRICANTE - DISEÑO Y MATERIALES

MÉTODOS TÉRMICOS – OPERACIÓN : LEY DE ARRENIUS

TIEMPO DE SERVICIO : OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

GRADO DE POLIMERIZACIÓNDEL AISLAMIENTO

Método Directo

Método Indirecto

DISTRIBUCIÓN DEL ENVEJECIMIENTO DISTRIBUCIÓN DEL ENVEJECIMIENTO

DEL TRANSFORMADORDEL TRANSFORMADOR


150

T ºCPunto más caliente

40608090

100110140180


40608090

100110140180

Vida Estimada en años (DP 200)

110.8386.22948515150171

0.4


110.8386.22948515150171

0.4

K = Ae-B / °T°

9.8 X 10 e 15000 / °T -18

U V =

1.985 X 10 e 15000 / °T -18

U V =

65°

55°

ESTIMACIÓN DEL ENVEJECIMIENTOESTIMACIÓN DEL ENVEJECIMIENTO

MÉTODOS TÉRMICOSMÉTODOS TÉRMICOS


151

Ventajas

- Condición equipo nuevo

- Determina problemas de diseño

- Unidades viejas – vida remanente

- Evaluación Post mortems

- Funcionamiento de banco o familia

Limitaciones

- Requiere desconexión

- Reparación de áreas – Puntos de falla.

-Interpretación de la información

-Alto Costo

ASTM - 1795 - Viscosidad


DIRECTA - TOMA DE MUESTRA DE PAPELDIRECTA - TOMA DE MUESTRA DE PAPEL


152

CELULOSA + H2O + CO + CO2 + RCOOH

CELULOSAH2O

RCOOH

CELULOSA RCOOH + RCHO + H2OO2

O

CH2OH

HH

OH

H

H

OH

H

HO

HO

O

CH2OH

HH

OH

H

H

OH

H

HO

HO

O

CH2OH

HH

OH

H

H

OH

H

HO

HO



INDIRECTA - TOMA DE MUESTRA DE ACEITEINDIRECTA - TOMA DE MUESTRA DE ACEITE

153

OCHO

OCOCH3

OCOOH

OCHOCH3

OCHOCH2OH

OCH2OH

2-Furfuraldehído 2-Acetil furano2-Furfural 2-Furil metil cetona

Ácido 2-furoico 5-Mtil 2-Furfuraldehído

2-Furforol 5-Hidroximetil 2-Furfuraldehído

O

CH 2OH

HH

OH

H

H

OH

HHO

HO

Glucosa




154

H2O

CO2 / CO

FURANOS

DGA - La relación Normal 3-10

ACEITE - PAPEL

Si >10 Problemas de SobrecalentamientoSi < 3 Problemas de arcos o descargas

HPLC - Cromatogafía Líquida




155

Solventes y Desgasificador

Bomba - ControladorInyector

Columna Detector Arreglo Diodos

Estación de datos

Desechos

INSTRUMENTACIÓN PARA INSTRUMENTACIÓN PARA

ESTIMAR LOS FURANOS ASTM D-5837ESTIMAR LOS FURANOS ASTM D-5837


156

Minutos

Minutos

AU

2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00

1- 2 Furfuraldehido2- 2-Acetil Furano3- 5 Metil 2 furfural4- 5-Hidroximetil 2 Furfural

276 nm

1

2

3

4

1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00

220 nm1- 2 Furfuraldehido2- 2-Acetil Furano3- 5 Metil 2 furfural4- 5-Hidroximetil 2 Furfural5- 2-Furfuril alcohol

1 2

3

AU

4

5

CROMATOGRAMA TÍPICOCROMATOGRAMA TÍPICO


157

VENTAJASNo desconexiónBajo costoDetecta problemas a tiempoConfiable - Kraft

DESVENTAJASDesaparecen - Tratamientos Papel TUGlobal

VENTAJASEstima Mejor condiciónNo depende del Tipo de papel

DESVENTAJASRequire DesconexiónAlto costo de análisisMuchas muestrasReparar áreas

2- FAL - INDIRECTO PAPEL - DIRECTO

CÓMO ESTIMAR LA VIDA REMANENTE EN LOS CÓMO ESTIMAR LA VIDA REMANENTE EN LOS

TRANSFORMADORESTRANSFORMADORES


158

CÓMO ESTIMAR LA VIDA REMANENTE EN LOS CÓMO ESTIMAR LA VIDA REMANENTE EN LOS

TRANSFORMADORESTRANSFORMADORES


159

ESTIMATIVO DE VIDA ÚTIL - CRITERIOSESTIMATIVO DE VIDA ÚTIL - CRITERIOS


160

X. Chendong

De Pablo

Serena

Burton

6.500

7.000

14.000

32.000

Modelos Concent. de 2-FAL (ppb)para DP de 200

Vuarchex

S.D. Myers*

41.000

3.900

S.D. Myers: Papel Térmicamente estabilizado

Basados en datos Experimentales y reales

Log(2FAL)=1.51 - 00035D

Log(2FAL)=2.88x10 D + 4.17-3

ESTIMATIVOS DE VIDA ÚTILESTIMATIVOS DE VIDA ÚTIL


161

ESTIMATIVO DE VIDA REMANENTEESTIMATIVO DE VIDA REMANENTE


162

ENVEJECIMIENTO DE LOS AISLAMIENTOSENVEJECIMIENTO DE LOS AISLAMIENTOS

POR LA TEMPERATURAPOR LA TEMPERATURA

Carga del transformador

Temperatura del aceite -

Ambiente


163

ENVEJECIMIENTO DE LOS AISLAMIENTOSENVEJECIMIENTO DE LOS AISLAMIENTOS

POR LA TEMPERATURAPOR LA TEMPERATURA


Temperatura ambiente

Radiadores

ETAPAS DE REFRIGERACIÓN - DISEÑO

Ventiladores

Bombas

164


40608090

100110140180


40608090

100110140180


110.8386.22948515150171

0.4


110.8386.22948515150171

0.4

K = Ae-B / °T°

9.8 X 10 e 15000 / °T -18

U V =

1.985 X 10 e 15000 / °T -18

U V =

65°

55°

ESTIMACIÓN DEL ENVEJECIMIENTO PAPELESTIMACIÓN DEL ENVEJECIMIENTO PAPEL

MÉTODOS TÉRMICOS MÉTODOS TÉRMICOS



FACTORESConcentración de Oxígeno en el aceite Temperatura del aceiteContenido de Inhibidores de Oxidación Contenido de humedad



ENVEJECIMIENTO ACEITE

15

45

75

105

135

0 5 10 15 20 25

AÑOS

T°C

ESTIMACIÓN DEL ENVEJECIMIENTO ACEITEESTIMACIÓN DEL ENVEJECIMIENTO ACEITE

MÉTODOS TÉRMICOSMÉTODOS TÉRMICOS

166

PROBLEMAS DE HIDRÓLISIS

FALLAS SÚBITAS - AZUFRE CORROSIVO

PROBLEMAS DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN

SELECTOR DEL CAMBIADOR DE TAPS

MEZCLA DE CUBA - CAMBIADOR DE TAPS

SOBRECALENTAMIENTO


ALGUNAS EXPERIENCIAS DE ISAALGUNAS EXPERIENCIAS DE ISA

167

HIDRÓLISIS - ROMPIMIENO DE ENLACE DEL AGUAHIDRÓLISIS - ROMPIMIENO DE ENLACE DEL AGUA


HIDRÓLISIS - ROMPIMIENO DE ENLACE DEL AGUAHIDRÓLISIS - ROMPIMIENO DE ENLACE DEL AGUA

169

FALLAS POR AZUFRE CORROSIVOFALLAS POR AZUFRE CORROSIVO


170



171



172

PROBLEMAS DE DISEÑOPROBLEMAS DE DISEÑO


173

PROBLEMAS DE DISEÑOPROBLEMAS DE DISEÑO


174

PROBLEMAS CON EL SELECTOR DE OLTCPROBLEMAS CON EL SELECTOR DE OLTC


175

PROBLEMAS CON EL SELECTOR DE OLTCPROBLEMAS CON EL SELECTOR DE OLTC


176

MEZCLA DE ACEITE CUBA CON OLTCMEZCLA DE ACEITE CUBA CON OLTC


177

MEZCLA DE ACEITE CUBA CON OLTCMEZCLA DE ACEITE CUBA CON OLTC


178

CONCLUSIONESCONCLUSIONES


•Estimar la condición de los aislamientos

•Facilitar la toma de decisiones - mantenimiento

•Los diagnósticos son la base para establecer planes de

mantenimiento de los equipos.

•Identificar fallas incipientes y prevenir fallas catastróficas.

•Verifican la ocurrencia de una falla y ayuda a identificar su causa

•Estimar la vida remante de los equipos - Planes de reposición

•Identificado como una competencia clave y diferenciadora en compañías de transmisión eléctrica.

179


PREGUNTAS ?PREGUNTAS ?

MUCHAS GRACIAS POR SU TIEMPO!


181

TOMA DE MUESTRAS DE TOMA DE MUESTRAS DE ACEITE EN ACEITE EN TRANSFORMADORES DE TRANSFORMADORES DE POTENCIAPOTENCIA

182

PARA QUÉ REALIZAR PRUEBAS A LOS AISLAMIENTOSPARA QUÉ REALIZAR PRUEBAS A LOS AISLAMIENTOS

- Caracterizar aceites nuevos

- Estimar la condición para asegurar operación confiable

- Facilitar la toma de decisiones en el mantenimiento

- Diagnosticar la condición de los equipos

- Verificar la ocurrencia de fallas e identificar su causa

- Estimar la vida remanente

LABORATORIO DE ANÁLISIS QUÍMICO

183

CÓMO TOMAR MUESTRA DE ACEITE?CÓMO TOMAR MUESTRA DE ACEITE?

LA SEGURIDAD - EVALUACIÓN DEL RIESGO

RIESGO: Amenaza evaluada frente a su probabilidad de materialización y las consecuencias que ocasionaría para los recursos y factores fundamentales de la Empresa


184

Planeación del trabajo: Qué, Quién, Cómo, Cuándo, Dónde Disciplina en la ejecución : Cumplir las normas y reglamentos de la Empresa No tener Exceso de confianza Conocer el equipo, circuito o sistema (Planos de los circuitos) Conceptos claros y definidos sobre circuitos y electricidad Uso racional de los elementos de protección: Casco, guantes Comunicaciones Asertivas


CONTROL RIESGOS


185


CÓMO TOMAR MUESTRA DE ACEITE?CÓMO TOMAR MUESTRA DE ACEITE?CÓMO TOMAR MUESTRA DE ACEITE?CÓMO TOMAR MUESTRA DE ACEITE?


186


No. Dispositivo Características Uso1 J eringa de vidrio

herméticaCapacidad : 50 mlMarcas: Perfektum o BectonDickinson

Muestra para Análisis deGases Disueltos: 50 mlHumedad: 20 ml

2 Frasco de vidriocolor ámbar

Capacidad : 500 o 1000 mLCon tapa de seguridad

Muestra de aceite parapruebas Fisico-Químicas

3 Caja plástica Tamaño : 14, 16 o 20 pulgadas Transporte seguro de lasmuestras

4 Acoples(Flanches yracores) a laválvula de tomade muestra.

Clase : Machos, hembrasMaterial : Acero, estaño.Tamaño: Según la válvula detoma de muestra del equipo(flanches, racores, etc.)

Para adaptar lasmangueras de tygón a losdispositivos de toma demuestras.

5 Manguerasflexible

Material: TygónReferencia R-3603Medidas : - 1/8, 1/4 y 1/16 “- 1/4, 3/8 y 1/16 “ y- 5/16, 7/16, 1/16”

Para adaptar el acople alos dispositivos de tomade muestras

6 Acople paramuestra enfrasco

Material: Aluminio o vidrioDiametro: 3/16”Largo: 5 y 20 cm.

Se adapta un tapón paratomar las muestras en elfrasco de vidrio ámbar.

7 Espuma dePolietileno -(Icopor flexible )

Material : Superlón de 5 mmde espesor, color blanco

Para evitar rotura delmaterial de vidrio durantedel transporte

8 Termómetrodigital

Rango: - 50 a 150°C Medir la temperatura delaceite al momento de latoma de la muestra, parael análisis de humedad delpapel.

9 Guantesdesechables

Material: Látex Evitar contacto del aceitecon las manos al momentode tomar las muestras.

10 Rótuloidentificación demuestras

Identificar las muestras deaceite tomadas


187

ACTIVIDAD TRAFOS OLTC´S BUJES PT´s CT´s

Verificar que el equipo esté desenergizado X* X X XVerificar que la humedad relativa del medio ambiente noexceda 75%, salvo para los casos de emergencia.

X X X X X

La ubicación del punto de toma de muestra de aceite esla válvula de la parte inferior del equipo, a menos que seindique otra cosa.

X

Verificar que haya presión positiva, en caso contrariono se puede realizar la toma de la muestra, hasta que nose presurice la unidad.

X X X X X

Limpiar con un trapo limpio y seco el área alrededor yal interior de la válvula de muestreo.

X X X X X

Evaluar el tipo de válvula de muestreo que posee elequipo con el fin comprobar cuál de los dispositivos deacople se adapta mejor para realizar las conexiones.

X X X X X

Adaptar el dispositivo de acople a la válvula de toma demuestra, de tal manera que quede bien ajustado ycolocar la manguera de tygon.

X X X X X

Colocar debajo de la válvula de toma de muestra unrecipiente para recoger los residuos o derrames deaceite.

X X X X X

Antes de tomar la muestra en jeringa o en frasco se debedrenar una cantidad suficiente de aceite ( en la vasijarecolectora ), la cual dependerá de las dimensiones de latubería o volumen muerto.

X X X X X

Realizar la disposición adecuada de los residuos deaceite

X X X X X

* Si el OLTC no posee el dispositivo para tomar muestras se deberá desenergizar.



188

TOMA DE MUESTRA EN JERINGATOMA DE MUESTRA EN JERINGA

GASES - HUMEDAD GASES - HUMEDAD


189

MUESTRA PARA GASES - HUMEDADMUESTRA PARA GASES - HUMEDAD

DRENAJE DE ACEITE - MEDIDA DE LA TEMPERATURA


190

MUESTRA PARA GASES COMBUSTIBLES DISUELTOSMUESTRA PARA GASES COMBUSTIBLES DISUELTOS

PURGA DE LA JERINGA

MUESTRA PARA GASES COMBUSTIBLES DISUELTOSMUESTRA PARA GASES COMBUSTIBLES DISUELTOSMUESTRA PARA GASES - HUMEDADMUESTRA PARA GASES - HUMEDAD


191


EXTRACCIÓN DE BURBUJAS


192


TOMA DE LA MUESTRA DE ACEITE


193

TOMA DE MUESTRA EN FRASCOTOMA DE MUESTRA EN FRASCO

ANÁLISIS FÍSICO-QUÍMICOSANÁLISIS FÍSICO-QUÍMICOS


FRASCO DE VIDRIO AMBAREVITAR TURBULENCIASMUESTRA A REBOSE

194

TOMA DE MUESTRA EN FRASCOTOMA DE MUESTRA EN FRASCO

ANÁLISIS DE PCB´SANÁLISIS DE PCB´S


Recipiente de vidrio de 10 - 20ml

Ningún contacto con material orgánico.

analisis aceites_2005

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